铝合金表面耐蚀防污化学转化膜的制备与性能研究

发布时间：2017-08-23 03:30

  本文关键词：铝合金表面耐蚀防污化学转化膜的制备与性能研究

  更多相关文章： 铝合金 转化膜 耐蚀性 FAS-17修饰 疏水 清洗率 防污性能

【摘要】：铝合金是应用最为广泛的有色金属材料。但是铝合金在恶劣环境中不能满足耐蚀性的要求,而且铝合金表面防污去污性能较差,为了提高铝合金的耐蚀性以及防污去污能力,需要对铝合金进行一定的表面处理。本文开发了一种无铬转化处理工艺,以氟钛酸钾、氟锆酸钾为成膜主盐,高锰酸钾为氧化剂,氟化钠为促进剂在5052铝合金表面制备了一层均匀致密、附着力良好的土黄色转化膜。用FAS-17氟硅烷对转化膜进行后处理,提高了铝合金表面的防污去污性能。采用SEM、EDS、FT-IR、XPS、DSC对转化膜的形貌、成分以及热稳定性进行了分析。通过硫酸铜点滴实验、浸泡腐蚀实验、极化曲线测试、交流阻抗测试、荧光显微镜分析以及色差分析对其耐蚀性和防污性能进行了研究,探讨了其耐蚀防污机理。通过正交实验和单因素实验对影响转化膜性能的实验参数进行了研究,如处理液pH、成膜时间、处理温度、KMnO4浓度、NaF浓度K2TiF6浓度以及K2ZrF6浓度。通过实验得到了优化的工艺参数：KMnO44g/L, NaF0.1g/L, K2ZrF60.25g/L, K2TiF61.5g/L,处理液pH为2.0,处理温度为70 ～80℃,处理时间为5min。转化膜主要由AlF33H2O、AlOx/Al、Al2O3、MnO2、TiO2组成。经过转化处理和封闭处理铝合金在3.5%氯化钠溶液中的腐蚀速率由0.240g/(m2.h)降低为0.046 g/(m2·h)。极化曲线测试表明,转化处理后铝合金的自腐蚀电位明显升高,自腐蚀电流密度由1.10μA/cm2降低为0.04μA/cm2,降低了大约2个数量级。交流阻抗测试发现,铝合金经过转化处理和镍盐封闭处理,膜层电阻由75.9 μΩ·cm2增大到255.8 KΩ·cm2,表现出良好的防护性能。对铝合金试样进行转化处理和FAS-17修饰两步处理,在转化膜表面形成一层很薄的氟硅烷膜,具有一定的疏水性。经过FAS-17修饰后,铝合金在3.5%氯化钠溶液中的腐蚀速率降低为0.0118 g/(m2·h)。极化曲线结果表明,FAS-17修饰后膜层的自腐蚀电位升高到-590mV,自腐蚀电流密度降低到0.005μA/cm2,耐蚀性进一步提高。交流阻抗测试表明,修饰后膜层电阻为1479KΩ·cm2,具有良好的屏蔽性能。对FAS-17修饰后的膜层进行了模拟污染物实验。采用荧光显微镜观察了膜层表面去除污染物后的残留物中的荧光物质。采用色差仪分析了膜层表面去除污染物前后的色差。计算并对比了铝合金试样经不同处理后的清洗率。结果表明,经过FAS-17修饰后膜层的清洗率最大,防污性能最好。
【关键词】：铝合金 转化膜 耐蚀性 FAS-17修饰 疏水 清洗率 防污性能
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符号说明15-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 铝及铝合金概述16-17
• 1.2 铝合金表面处理技术17-20
• 1.3 化学转化膜的研究及发展20-27
• 1.4 铝合金表面表面防污去污技术的发展27-29
• 1.5 论文的研究内容和研究意义29-32
• 1.5.1 论文的研究意义30
• 1.5.2 论文的研究内容30-32
• 第二章 实验材料与方法32-40
• 2.1 实验材料32-33
• 2.1.1 实验基材32
• 2.1.2 主要化学试剂32
• 2.1.3 主要实验仪器32-33
• 2.2 实验方法33-35
• 2.2.1 前处理工艺33-34
• 2.2.2 转化处理34
• 2.2.3 封闭处理34-35
• 2.3 性能测试35-40
• 2.3.1 转化膜外观质量检测35
• 2.3.2 转化膜结合力测试35
• 2.3.3 转化膜厚度测量35
• 2.3.4 转化膜连续性分析35
• 2.3.5 转化膜表面形貌与成分分析35-36
• 2.3.6 转化膜耐蚀性分析36-37
• 2.3.7 转化膜防污性能测试37-40
• 第三章 铝合金表面转化处理工艺的优化40-56
• 3.1 正交实验40-42
• 3.1.1 正交实验设计40
• 3.1.2 正交实验结果分析40-41
• 3.1.3 极差分析41-42
• 3.2 单因素实验及结果分析42-55
• 3.2.1 转化液pH的确定42
• 3.2.2 成膜时间的影响42-47
• 3.2.3 温度的影响47-48
• 3.2.4 高锰酸钾浓度的影响48-50
• 3.2.5 氟化钠浓度的影响50-52
• 3.2.6 氟钛酸钾浓度的影响52-53
• 3.2.7 氟锆酸钾浓度的影响53-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第四章 铝合金表面转化膜层的防护作用与耐蚀机理研究56-70
• 4.1 转化膜外观质量检测56
• 4.2 转化膜SEM和EDS分析56-60
• 4.3 转化膜FT-IR分析60-61
• 4.4 转化膜XPS分析61-64
• 4.5 转化膜DSC分析64
• 4.6 转化膜耐蚀性分析64-68
• 4.6.1 硫酸铜点滴实验64-65
• 4.6.2 浸泡腐蚀实验65
• 4.6.3 极化曲线测试65-66
• 4.6.4 交流阻抗测试66-68
• 4.7 本章小结68-70
• 第五章 铝合金表面转化膜防污去污性能及其后处理工艺的影响研究70-86
• 5.1 转化膜后处理70-72
• 5.1.1 氟硅烷溶液的配制71-72
• 5.1.2 沸水处理72
• 5.1.3 氟硅烷修饰处理72
• 5.2 膜层的形貌与成分72-77
• 5.2.1 膜层的SEM和EDS分析72-74
• 5.2.2 膜层FT-IR分析74-75
• 5.2.3 膜层XPS分析75-77
• 5.3 膜层的耐蚀性能77-82
• 5.3.1 浸泡腐蚀实验77-78
• 5.3.2 膜层的极化曲线分析78-79
• 5.3.3 膜层的交流阻抗分析79-82
• 5.4 膜层防污性能82-85
• 5.4.1 膜层接触角测试82
• 5.4.2 膜层污染物模拟实验82-83
• 5.4.3 膜层荧光显微镜分析83-84
• 5.4.4 膜层色差分析84-85
• 5.5 本章小结85-86
• 第六章 总结论86-88
• 参考文献88-96
• 致谢96-98
• 研究成果及发表的学术论文98-100
• 作者和导师简介100-101
• 附件101-102

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 赵景茂;陈胜利;赵旭辉;左禹;;铈盐在电场作用下对LY12铝合金阳极氧化膜的封闭作用[J];中国表面工程;2008年01期

2 亓美玲;管从胜;茹淼焱;;植酸盐化学转化膜的制备及耐蚀性[J];材料保护;2012年01期

3 ;Investigation of the Ce-Mn conversion coating on 6063 aluminium alloy[J];Chinese Science Bulletin;2010年29期

4 李凌杰;王莎;章雪萍;何建新;雷惊雷;潘复生;;AZ31镁合金表面镧转化膜的形成机制[J];中国稀土学报;2010年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 易爱华;铝合金表面钛/锆转化膜的着色及性能优化[D];华南理工大学;2012年

，

本文编号：722762